分析化學(xué)課件大二13紅外吸收光譜法

概述

一、紅外線的區(qū)三、與紫外光近紅外區(qū)紅外 遠(yuǎn)紅外區(qū)：50μm（）：利用物質(zhì)對(duì)紅外光區(qū)電磁輻射的選二、紅外光譜的表T~λ曲線→前密后(cm1

)T~ζ→前疏后三、IR與UV分子振動(dòng)能級(jí)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能

分子外層價(jià)電子能級(jí)躍適 所有紅外吸收的有機(jī)化合 具n-π*躍遷有機(jī)化合具π-π*躍遷有機(jī)化特征性特征性 簡(jiǎn)單、特征性不用 鑒定化合物類 定鑒定官能推測(cè)結(jié)

推測(cè)有機(jī)化合物共軛基本

三、吸收峰強(qiáng)1．雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及化學(xué)鍵的振動(dòng)分子的振動(dòng)能級(jí)（量子化即LV1、分子基本振動(dòng)類型(動(dòng)畫~2850cm1~CCH2C22CH2彎曲面外彎曲

2CH2

22變形振動(dòng)

~

~甲基的振動(dòng)形式甲基的振動(dòng)形式(AX3基團(tuán)伸縮變形振

υsCH32870㎝- υasCH32960㎝-s

~

~2、振動(dòng)的自由度：分子基本振N個(gè)原子組成分子，每個(gè)原子在空間具三個(gè)自注振動(dòng)自由度反映吸收峰并非每個(gè)振動(dòng)都產(chǎn)生吸吸收峰數(shù)常少于振動(dòng)自由 F336 動(dòng)CO2分子——線性分 F3354動(dòng)吸收峰數(shù)少于振動(dòng)自由度的原發(fā)生了簡(jiǎn)并——即振動(dòng)頻率相同的紅外非活性振 + +

r=0=0，=0紅外活性振動(dòng)：分子振動(dòng)產(chǎn)生偶極矩的變紅外非活性振動(dòng)：紅外光譜產(chǎn)生條件分子吸收紅外輻射的頻率恰等于分子振動(dòng)頻 即LV分子在振轉(zhuǎn)過(guò)程中的偶極矩的變化不為0，即（一）基本基頻峰與泛1基頻峰：分子吸收一定頻率紅外線，振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)峰V1L基頻峰的峰位等于分子的振動(dòng)頻基頻峰強(qiáng)度大——紅外主要吸收2）泛頻倍頻峰：分子的振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)躍遷至第二振動(dòng)激發(fā)態(tài)、第三振動(dòng)激發(fā)態(tài)等高能態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的吸收峰（即）LV 合頻

差頻峰（即V=1→V=2，3……產(chǎn)生的峰注：泛頻峰強(qiáng)度較弱，難辨認(rèn)→卻增加了光譜特征2、特征峰與相關(guān)特征峰（characteristicabsorption可用于鑒別官能團(tuán)存在的吸收峰，稱相關(guān)峰（correlativeabsorption由一個(gè)官能團(tuán)引起的一組具有相互依存關(guān)系的特征峰~注相關(guān)峰的數(shù)目與基團(tuán)的活性振動(dòng)及光譜的波數(shù)范用一組相關(guān)峰才可以確定一個(gè)官能團(tuán)的存C

CHsC2

返（二）吸收峰的位置（峰位即振動(dòng)能級(jí)躍Kk1．基本振KkE h

1302

(cm1 KK↑，u↓→σ↑，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)kE hk

1302

(cm1 K1）K相近，，光譜區(qū)右端K例：C C C例

表某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/埃鍵類—CC>—C=C>—C—C力常159.54.5峰6.07.0越小，化學(xué)鍵 因此

>C- CN>C=N>C-

含氫官能團(tuán)，u較小，C-O-

3000cm-3600~3200cm-3500~3300cm-與碳成鍵原子，隨其原子量增加，u增加，C-H<C-C<C-O<C-Cl<C-Br<C-3000 500cm-u相同時(shí)，K依次減小，伸縮>面內(nèi)彎曲>面外彎曲基頻峰分影響吸收峰位的因，K共軛效氫鍵效應(yīng)：使伸縮頻率降（三）特征區(qū) 中紅外吸收光譜4000~200cm-特征區(qū)（特征頻譜區(qū)）：4000~1250cm-1的高頻包含H的各種單鍵、雙鍵和三鍵的伸縮振動(dòng)及面內(nèi)彎曲振區(qū)：1250~200cm-1的低頻 特點(diǎn)：吸收峰密集、難辨認(rèn) （一）吸收峰強(qiáng)的表示方強(qiáng)峰 中強(qiáng)峰(m)弱峰 極弱峰(vw)（二）影響峰強(qiáng)度的因素：躍遷幾率↑ε躍遷概率：激發(fā)態(tài)分子占所有分子的百振動(dòng)過(guò)程中偶極矩的注：電負(fù)性差別↑，Δμ↑，ε原子的電負(fù)性νC=O>ν νOH>νCH>νC-分子的對(duì)稱性νC=C紅外非活性 振動(dòng)類型νasν

νC=C1585cm-不完全 ν>振動(dòng)類型不同，對(duì)分子電荷分布影響不法

五、含氮化合)一）烷

3000cm-1

C(CH3 （二）烯

C(CH33000cm-12．C=C骨架振動(dòng)順強(qiáng)反（三）炔

取代基完全對(duì)稱時(shí)3000cm-12．C≡C骨架振動(dòng)：

CC~

1010~

CC~22返=CH(1000-700cm-1用于確定取代 C

=C-970cm- C

690cm-單取970910cm-對(duì)對(duì)烯烴順?lè)串惙刀?、芳香族化合物（如圖芳?xì)渖炜s

w芳環(huán)骨架伸縮振動(dòng)——

~或~1600~~1500和~四峰）芳?xì)鋸澢駝?dòng)——

單取H（雙峰~~雙取代（如圖鄰取代（4個(gè)相鄰H

~750cm與單取代峰位間取代（3個(gè)相鄰H，1個(gè)孤立H（810~750cms725~680cms900~860cmm對(duì)取代（2個(gè)相鄰H

860~ CC1600,1500雙

（返回（一）醇1．O-H伸縮振2．C-O伸縮振動(dòng)：C

3650~（二）

0CO

~~~

~紅外光譜：醇、酚的仲-酚-

1050cm-1100cm-1150cm-1200cm-

C

1900~（一）酮、醛、

CH

~2820

共軛效應(yīng)使吸收峰雙峰原因→費(fèi)

CHO二倍頻峰與CHO)2850cm接近 成雙

C酮C醛（二）羧酸、

（羧酸）1740~1680cm1（s、鈍峰OC（羧酸）3400~OC

羧酸）1320~

CO（酯）~COsCO

1280~1150~

m）OH以3000為中心（強(qiáng)寬C酯1824175（（一）胺）3500~

強(qiáng)度不脂肪胺峰弱；芳香胺峰伯胺：雙峰 仲胺單叔胺：無(wú)NH伯胺NH1650~（二）

C

2260~

C

0（第四紅外分光光度

三、聯(lián)用技一、儀器類內(nèi)部結(jié)

真空熱Golay特殊線

記錄裝

記錄邁克 儀工作原理檢測(cè)器：熱電型硫酸三甘肽特點(diǎn)：(1)掃描速度極快(1s)，適合儀器聯(lián)用；要求：1.樣品不含2.樣品純度 可與Sadler純化合物光譜對(duì)氣體——液體 ①夾片法——難揮發(fā)液②溶液法——液體①研糊法（液體石臘法3)固體

②KBr壓片③薄膜GC/FTIRGC/FTIR（氣相色譜紅外光譜聯(lián)用LC/FTIRLC/FTIR（液相色譜紅外光譜聯(lián)用PAS/FTIRPAS/FTIR（光聲紅外光譜MIC/FTIRMIC/FTIR（顯微紅外光譜）——微量及 一、紅外光譜解析方二、解析示已知分子式計(jì)算不飽不飽和度是指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺一價(jià)元素的數(shù)。如：乙烯變成飽和烷烴需要兩個(gè)氫原子，不飽和度為1U22n4n32不飽和度意義UUU分子中可能含兩個(gè)雙鍵，或一個(gè)雙鍵U

U2242

含一個(gè)雙鍵

U22222可能含一個(gè)三鍵2U22765可能含有苯環(huán)2U224172可能含一個(gè)三鍵2紅外光譜解析解析紅外光譜的三要素：峰位、峰強(qiáng)、峰四先、四后、相先特征、后 ；先強(qiáng)峰，后次強(qiáng)峰；先粗查，后細(xì)找；先否定，后肯定;尋找有關(guān)一組相關(guān)峰→先識(shí)別特征區(qū)的第一強(qiáng)峰，找出其相關(guān)峰，并再識(shí)別特征區(qū)的第二強(qiáng)峰，找出其相關(guān)峰，并14601420解：1）U（2+23-6）/2=1可能的結(jié)驗(yàn)

U224100為飽和脂肪族化合2峰位(cm1

振動(dòng)形 峰歸1391363

CH sCH s

CH

C(CH3)3C C OH

C(CH3)3 例 C8H8O（書上p354例13- U22885可能含有苯2峰位(cm13000

振動(dòng)形式

峰歸屬1600,1580,1450760,690

H

CC(

單取代苯1685126014301360

CsC-3 33s 3

共扼CO(芳酮CHO掌握紅外光譜產(chǎn)生的條件1、IR光譜 特征峰與相關(guān)2、基頻峰峰位CC>C=C>C-

uC-

，與H相連化學(xué)鍵，小，

均在高波數(shù)>）3、振動(dòng)類型：（ s）、、4、振動(dòng)自由度：分子基本振動(dòng)非線性分子=3N- H2O：33-線性分子=3N- CO2：33-基頻峰數(shù)<振動(dòng)自由 5、分子吸收紅=V

必要條充分條 紅外活性振基團(tuán)原子電負(fù)性相差，分子對(duì)稱3）ass，7、光源色散元檢測(cè)吸收硅碳光真空熱電KBrFI-硅碳儀烷 2960 烯